Koronaudløsning: Hvordan reducere koronaeffekten

Corona Discharge, også kendt som Corona Effekten, er et elektrisk udladningsfænomen, der opstår, når en ledning, der bærer høj spænding ioniserer det omgivende væske, ofte luft. Corona effekten vil opstå i høvspændings systemer, medmindre tilstrækkelig forsigtighed anvendes for at begrænse styrken af det omgivende elektriske felt.

Da corona udladning indebærer energitab, søger ingeniører at reducere corona udladning for at minimere tabet af elektrisk effekt, produktion af ozon gas og radiostøj.

Corona udladning kan forårsage en hørlig sisser eller knasen, da den ioniserer luften omkring ledningen. Dette er almindeligt i høvspændings eloverførselslinjer. Corona effekten kan også producere en violet glød, produktion af ozon gas omkring ledningen, radiostøj og tab af elektrisk effekt.

Hvad er Corona Effekten?

Corona effekten opstår naturligt, da luft ikke er en perfekt isolator – indeholder mange frie elektroner og ioner under normale forhold. Når et elektrisk felt etableres i luften mellem to ledninger, vil de frie ioner og elektroner i luften opleve en kraft. Pga. denne effekt bliver ionerne og de frie elektroner accelereret og bevæget i modsat retning.

De opladede partikler kolliderer under deres bevægelse med hinanden og også med langsomt bevægende uopladede molekyler. Derfor øges antallet af opladede partikler hurtigt. Hvis det elektriske felt er stærkt nok, vil der forekomme en dielektrisk nedbrydning af luften, og en bue vil dannes mellem ledningerne.

El-overførsel handler om bulk overførsel af elektrisk energi, fra generatorstationer, der ligger mange kilometer fra de primære forbrugscentre eller byerne. Af denne grund er langdistances overførselsledninger af største vigtighed for effektiv effekt overførsel – hvilket uundgåeligt resulterer i store tab i systemet.

At minimere disse energitab har været en stor udfordring for effekt ingeniører. Corona udladning kan betydeligt reducere effektiviteten af EHV (Ekstra Høje Spændinger) linjer i effektsystemer.

To faktorer er vigtige for, at corona udladning opstår:

1. Alternativ elektrisk potentiafdifferens skal være leveret over linjen.

2. Afstanden mellem de ledninger skal være stor nok i forhold til linjens diameter.

Når en alternativ strøm fås til at løbe over to ledninger i en overførselslinje, hvis afstand er stor i forhold til deres diameterer, udsættes luften omkring ledningerne (bestående af ioner) for dielektrisk stress.

Ved lave værdier af spændingsforsyningen spænding, sker intet, da stresset er for lille til at ionisere luften udenfor. Men når potentialdifferensen øges ud over en vis tærskelværdi (kendt som den kritiske disruptiv spænding), bliver feltets styrke stærk nok til, at luften omkring ledningerne dissocierer til ioner – gør den konduktiv. Denne kritiske disruptiv spænding forekommer ved ca. 30 kV.

Den ioniserede luft resulterer i elektrisk udladning omkring ledningerne (pga. flyden af disse ioner). Dette giver anledning til en svag lysende glød, sammen med sisselyd, der ledsages af frigørelsen af ozon.

Dette fænomen med elektrisk udladning, der opstår i høvspændings overførselslinjer, kaldes corona effekten. Hvis spændingen over linjerne fortsætter med at øges, bliver gløden og sisselyden mere og mere intens – inducerer et højt effekttab i systemet.

Faktorer, der Påvirker Corona Tab

Ledningens spænding er den hovedbestemmende faktor for corona udladning i overførselslinjer. Ved lave spændingsværdier (lavere end den kritiske disruptiv spænding), er stresset på luften ikke højt nok til at forårsage en dielektrisk nedbrydning – og derfor finder ingen elektrisk udladning sted.

Med øget spænding, opstår corona effekten i en overførselslinje pga. ionisering af atmosfæriske luft omkring ledningerne – det påvirkes hovedsageligt af kabeltilstanden samt atmosfærens fysiske tilstand. De hovedsagelige faktorer, der påvirker corona udladning, er:

• Atmosfæriske Forhold

• Tilstand af Ledninger

• Afstand mellem Ledninger

Lad os se nærmere på disse faktorer:

Atmosfæriske Forhold

Spændingsgradienten for dielektrisk nedbrydning af luft er direkte proportional med luftdensitet. Konsekvensen heraf er, at antallet af ioner omkring ledningen øges på stormfulde dage pga. kontinuerlig luftbevægelse, hvilket gør elektrisk udladning mere sandsynligt end på klare vejrsmåde.

Spændingssystemet skal designes til at kunne rumme disse ekstreme forhold.

Tilstand af Ledninger

Coronas indflydelse afhænger højst af ledningerne og deres fysiske tilstand. Fænomenet er invers proportionalt med ledningernes diameter, hvilket betyder, at en øgning i diameter betydeligt reducerer corona effekten.

Desuden reducerer tilstedeværelsen af snavs eller ruhed på ledningen den kritiske nedbrydningsspænding, hvilket gør ledningerne mere sårbar over for corona tab. Dette er især betydeligt i byer og industriområder med høj forurening, hvor mitigationsstrategier er afgørende for at modvirke dets negative effekter på systemet.

Afstand mellem Ledninger

Afstanden mellem ledninger er en afgørende faktor for corona udladning. For at corona udladning skal opstå, skal afstanden mellem linjerne være meget større end dens diameter.

Men hvis afstanden er for stor, falder dielektrisk stress på luften, hvilket reducerer corona effekten. Hvis afstanden er for stor, kan corona muligvis ikke opstå i det område af overførselslinjen.

Strategier til at Reducere Corona Udladning

Eftersom corona udladning uundgåeligt fører til effekttab i form af lys, lyd, varme og kemiske reaktioner, er det afgørende at anvende strategier for at minimere dens forekomst i høvspændingsnetværk.

Corona udladning kan reduceres ved:

• Øgning af ledningsstørrelse: En større ledningsdiameter resulterer i en reduktion af corona effekten.

• Øgning af afstanden mellem ledninger: Øgning af ledningsafstand reducerer corona effekten.

• Anvendelse af bundlet ledninger: Bundlet ledninger øger den effektive diameter af ledningen – hvilket reducerer corona effekten.

• Anvendelse af corona ringe: Elektriske felt er stærkere i punkter med skarpe kurver på ledningen, så corona udladning opstår først i skarpe punkter, kanter og hjørner. Corona ringe, som er elektrisk forbundet til høvspændingsledningen, cirkler de punkter, hvor corona effekten mest sandsynligvis opstår. De effektivt "runder" ledningerne, reducerer skarpheden af ledningsoverfladen, og fordeler ladningen over et bredere område, hvilket reducerer corona udladning. Corona ringe bruges ved terminalerne af meget høvspændingsudstyr (som ved bushingerne på høvspændings transformatorer).

Corona Udladning og Strøm

En nærmere kig på forholdet mellem corona udladning og strøm åbner for yderligere indsigt i dette fænomens indflydelse på høvspændingssystemer.

Rollen for Strøm i Corona Udladning

Flyden af elektrisk ladning spiller en vital rolle i opståelsen af corona udladning. Når en høj spænding anv